Incollaggio di PE e PP: perché è difficile e quando funziona

Perché PE e PP non si incollano da soli

L'incollaggio richiede che l'adesivo possa penetrare e formare un legame con la superficie. PE, PP, PTFE e POM sono materiali poco reattivi e dotati di una bassa energia superficiale, perciò l'adesivo rimane depositato sopra il materiale anziché legarsi ad esso. Di conseguenza, un normale adesivo a contatto o una colla cianoacrilica rapida non tengono su questi materiali.

Questa stessa proprietà è il motivo per cui i materiali sono chimicamente resistenti e difficili da degradare. Ciò che li rende eccellenti in un impianto chimico li rende complessi da incollare. Se il pezzo deve essere incollato, la superficie deve essere prima modificata.

Il trattamento superficiale fa tutta la differenza

Il trattamento corona, il trattamento alla fiamma o il plasmatreatment aumentano l'energia superficiale in modo che l'adesivo possa fare presa. Il trattamento deve essere eseguito subito prima dell'incollaggio, poiché l'effetto diminuisce nel tempo e poiché polvere e grasso sulla superficie lo compromettono.

Il primer può essere utilizzato su alcuni materiali come tramite, ma non funge da sostituto di un corretto pretrattamento. La pulizia con alcol o un altro sgrassante è necessaria, ma di per sé non garantisce l'adesione su PE e PP.

Il trattamento deve essere integrato nella produzione: un pezzo trattato ieri non è necessariamente idoneo oggi. Pertanto, inserite l'orario e il metodo di trattamento nelle istruzioni di lavoro.

Tipi di adesivi utilizzabili

Per l'incollaggio strutturale di PE e PP si utilizzano tipicamente epossidici bicomponenti o acrilici, eventualmente poliuretani per giunti flessibili. L'adesivo deve essere certificato per il materiale specifico e per il carico a cui il giunto sarà sottoposto. Esistono anche adesivi termofusibili e applicati a caldo, ma non forniscono resistenza strutturale sul PE.

Per ciascun adesivo è necessario conoscere il tempo di polimerizzazione, la sensibilità alla temperatura, l'elasticità e la resistenza chimica rispetto al fluido presente nell'impianto. Un adesivo che resiste all'acqua a 20 gradi non resiste necessariamente a una soluzione clorurata a 60 gradi.

Argomenti di vendita e realtà: l'incollaggio non è una scorciatoia

I fornitori di adesivi e prodotti ausiliari commercializzano spesso i prodotti con affermazioni come "incolla tutto", "più resistente della saldatura" e "non richiede alcun pretrattamento". Quest'ultima affermazione è quasi sempre errata per PE e PP. La bassa energia superficiale del materiale non cambia perché l'adesivo è costoso o nuovo.

La resistenza a trazione riportata in una scheda tecnica è misurata su un provino specifico, con un determinato trattamento superficiale, un determinato spessore del film di colla e una determinata curva di polimerizzazione. Il valore non può essere trasferito a un'altra produzione. Pertanto, richiedete test sul vostro specifico materiale e sul vostro carico, anziché il valore più alto riportato nella brochure.

Non esiste uno standard generale che renda un giunto incollato in PE o PP un giunto a pressione documentato paragonabile alla saldatura per termosaldatura. Per le tubazioni in pressione, l'incollaggio deve quindi essere approvato in base al progetto o al fornitore e il giunto deve essere documentato tramite prove. Un giunto per tubi incollato non può semplicemente sostituire un giunto saldato.

Quando l'incollaggio cede: cause tipiche

Un giunto incollato raramente cede come un cedimento improvviso e catastrofico. Cede lentamente: prima ai bordi, poi a causa dell'assorbimento d'acqua, delle variazioni di temperatura o del carico continuo. La rottura può verificarsi all'interfaccia tra adesivo e plastica (adesiva) o all'interno dell'adesivo (coesiva), e i due difetti richiedono interventi differenti.

Le cause più frequenti sono la contaminazione da agenti distaccanti, olio, grasso o polvere; un trattamento superficiale insufficiente o eseguito troppo tardi; adesivo errato per il materiale; linea di collaggio troppo spessa; pressione di serraggio insufficiente; tempo di polimerizzazione troppo breve; e diversi coefficienti di dilatazione che sollecitano il giunto in caso di variazioni di temperatura.

Umidità e gelo sono particolarmente critici. L'acqua può penetrare in un'interfaccia pretrattata in modo inadeguato e il gelo prima della completa polimerizzazione può interrompere la reazione. Per l'uso all'aperto, l'adesivo deve essere certificato per raggi UV, pioggia e gelo, non solo per test a secco in interni.

Chimica, ambiente di lavoro e rifiuti

È errato ritenere che tutti i prodotti adesivi siano tossici. È altrettanto errato trattarli come innocui per il solo fatto che polimerizzano. Il profilo di rischio risiede soprattutto nei componenti non polimerizzati: l'indurente epossidico può essere corrosivo e sensibilizzante, gli adesivi poliuretanici possono contenere isocianati che possono causare asma e allergie respiratorie, e gli adesivi metacrilati possono causare sensibilizzazione della pelle e delle vie respiratorie. Gli adesivi a base solvente rilasciano VOC e possono essere infiammabili.

Indossate i guanti indicati dal produttore, tipicamente in nitrile e non in latex, e sostituiteli quando sono contaminati. Evitate il contatto con la pelle, anche durante la miscelazione e la pulizia. Non mangiate, bevete o fumate nell'area di lavoro. Quando si lavora in spazi chiusi, container o trincee, deve essere presente una ventilazione e, in presenza di isocianati o grandi quantità di solventi, i dispositivi di protezione delle vie respiratorie devono essere scelti in base alla scheda di sicurezza, non a discrezione.

L'adesivo polimerizzato non è automaticamente innocuo. La levigatura di un giunto polimerizzato genera polvere che deve essere aspirata alla fonte. I residui, le cartucce vuote e i recipienti di miscelazione devono essere smaltiti secondo le istruzioni del produttore e delle autorità locali. I residui di adesivo su PE e PP compromettono il riciclo, poiché il materiale non può essere rifuso insieme alla plastica. Non bruciare i rifiuti di adesivo senza conoscere il prodotto.

Dove l'incollaggio è la scelta giusta

L'incollaggio è rilevante quando i pezzi non possono essere saldati per fusione: materiali differenti, lamiere sottili in cui il calore causerebbe deformazioni, pezzi con inserti sensibili o giunti in cui il cordolo di saldatura non è desiderato. Viene utilizzato anche per fissare staffe, inserti filettati e simili su lastre.

Nel caso di tubi in PE e PP, l'incollaggio è raramente la soluzione corretta. La saldatura produce un giunto con la stessa resistenza del materiale, mentre un giunto per tubi incollato richiede una documentazione speciale e non può essere considerato resistente alla pressione senza l'approvazione del fornitore. Per i tubi in pressione facciamo riferimento alla saldatura di testa, alla saldatura a bicchiere e alla saldatura a elettrofusione.

Eseguite sempre test sul pezzo specifico

La tabella di un fornitore di adesivi è un punto di partenza, non una garanzia. Eseguite quindi dei test su pezzi provenienti dalla produzione attuale, con il trattamento superficiale attuale e la curva di polimerizzazione attuale, e collaudate il giunto con il carico che dovrà sopportare: trazione, taglio o pressione dell'acqua.

Documentate il test con data, materiale, trattamento, lotto di adesivo, tempo di polimerizzazione e risultato. Nelle attività ripetitive, tale documentazione ha più valore di un'ulteriore scheda tecnica, poiché mostra ciò che ha effettivamente funzionato nella vostra produzione. Vedere anche test e documentazione.